Stapler in der Automobilindustrie

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Als Carl Benz seine Erfindung – den Benz Patent-Motorwagen Nummer 1 – am 29. Januar 1886 zum Patent anmeldete, ahnte er sicher noch nicht, wie er damit die Welt bis heute verändern würde. Denn nicht nur in Deutschland, sondern auch in den USA, Japan, China oder Südkorea ist die Automobilindustrie heute einer der wichtigsten Industriezweige und Wirtschaftsmotoren.

Deutschland ist dabei nicht nur das Mutterland des Automobils, sondern nach China und den USA der drittgrößte Produzent und weltweiter Exportweltmeister: Rund 70 Prozent aller hier gefertigten Autos werden exportiert, besonders beliebt sind große und leistungsstarke Fahrzeuge aus dem Premiumsegment. Für die Wirtschaft in der Bundesrepublik spielt die Automobilindustrie eine entscheidende Rolle, denn kein anderer Industriezweig trägt mehr zum Bruttoinlandsprodukt bei. So wurden nach Angaben des Verbandes der Automobilindustrie VDA im Jahr 2016 deutlich mehr als 404 Milliarden Euro erwirtschaftet. Der Löwenanteil von 256 Milliarden Euro wurde im Ausland erzielt, während der Inlandsumsatz sich gegenüber dem Vorjahr auf 148 Milliarden Euro erhöhte.

Automobilindustrie © Nataliya Hora, fotolia.com

Die Automobilindustrie zählt weltweit zu den Schlüsselindustrien und verzeichnet seit mehr als 120 Jahren kontinuierliche Steigerungen bei den Ab- und Umsätzen. Eine aktuelle Studie von McKinsey geht davon aus, dass die weltweiten Umsätze, die aktuell bei etwa 3,5 Billionen US-Dollar liegen, sich bis zum Jahr 2030 auf 6,7 Billionen US-Dollar fast verdoppeln werden.

Jobmotor Automobilindustrie

In Deutschland waren 2016 im Jahresdurchschnitt 808.491 Beschäftigte in der gesamten Automobilindustrie tätig, gut zwei Prozent mehr als im Vorjahr. Die meisten davon arbeiten direkt bei den Herstellern von Kraftwagen, gefolgt von den Beschäftigten in der Zulieferindustrie. Ein eher kleiner Anteil von rund 34.000 Mitarbeitern ist in der Herstellung von Anhängern und Aufbauten tätig. Ein wichtiges Thema ist auch hier die Zukunftsfähigkeit, die durch Innovationen und Investitionen gesichert werden soll. So investierte die Branche 2015 fast 22 Milliarden Euro in Forschung und Entwicklung und nochmal mehr als 14 Milliarden Euro in Fertigungsanlagen. Ein wichtiger Trend sind dabei Automatisierungen (z. B. Robotik, Industrie 4.0). Dennoch spielen heute und auch in den kommenden Jahren und Jahrzehnten Stapler und Flurförderzeuge eine wesentliche Rolle, wenn auch zunehmend weniger bei den Automobilherstellern und stärker bei den Zulieferern.

Stapler im Lagerhaus  © Industrieblick, fotolia.com
Stapler im Lagerhaus © Industrieblick, fotolia.com

Das liegt vor allem an der Struktur der Supply Chain, die stark arbeitsteilig organisiert ist. Hersteller oder OEM (Original Equipment Manufacturer) haben große Werke für die Montage errichtet, verzichten jedoch weitgehend auf eigene Lagerbestände. Vielmehr arbeiten sie eng mit First-Tier-Lieferanten zusammen, die Module und Subsysteme für den Fahrzeugbau (z. B. Motoren oder Getriebe) fertig montiert anliefern. Die First-Tier-Suppliers befinden sich räumlich in unmittelbarer Nähe zu den Werken und liefern Just in sequence die benötigten Module direkt in die Produktion. Selber werden sie von Second-Tier-Lieferanten versorgt, die einzelne Komponenten wie Schalter oder Instrumententafeln fertigen und selber von Tier-3- bis Tier-n-Lieferanten versorgt werden.

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Von Null auf Smart in vier Stunden

Möglich werden derart eng verzahnte Produktionsabläufe einerseits durch den elektronischen Datenaustausch (EDI) mit eigenen Datenprotokollen zwischen allen Beteiligten sowie auf der anderen Seite durch optimierte logistische Strukturen. So bestimmt der OEM mit seiner Produktionsplanung die Reihenfolge der anzuliefernden Module, die vom First-Tier-Lieferanten dann so angeliefert werden, dass sie an der Montagestraße direkt verbaut werden können. Auf diese Weise ist es möglich, etwa einen Kleinwagen wie den Smart in nur vier Stunden komplett zu montieren, da fast alle benötigten Komponenten von Zulieferern stammen.

Roboter in der Automobilindustrie © salman2, fotolia.com
Roboter in der Automobilindustrie © salman2, fotolia.com

In den OEM-Werken finden sich deshalb nur wenige Stapler oder Flurförderzeuge. Die Module und Bauteilgruppen müssen nicht zwischengelagert werden, und die Versorgung der Produktion wird über Fördertechnik realisiert. Hingegen bei den Tier-n-Lieferanten, die neben der Produktion auch Lagerung und Versand der Komponenten übernehmen, sind FFZ unverzichtbar. Hier werden im Versand Frontstapler und Hubwagen eingesetzt, die in der Regel palettierte Güter umschlagen müssen, die in speziellen Ladungsträgern für die Automobilindustrie verpackt sind. Diese Groß- und Kleinladungsträger sind international genormt und gehören ähnlich wie beispielsweise Europaletten zu einem gemeinsam von OEM und Zulieferbetrieben genutzten, internationalen Pool.

Standardisierte Ladungsträger sorgen für eine schlanke Supply Chain

Die standardisierten Ladungsträger bieten den Vorteil, dass sie auf Paletten zu größeren und stabilen Gebinden mit gleichbleibenden Maßen zusammengefasst sind und einfach umgeschlagen werden können. Der jeweilige Inhalt ist auf dem genormten und barcodierten VDA-Label (VDA 4902) ablesbar. Die Labels dienen bis in die Endmontage hinein der Identifizierung und Zuordnung und sind so angebracht, dass sie auch automatisch auf der Fördertechnik gelesen werden können.

Die Ladungsträger werden oftmals bereits beim eigentlichen Teileproduzenten (Tier 3 oder ferner) befüllt und dann zur Konsolidierung und Zwischenlagerung an den Tier-1-Lieferanten übergeben. Diese haben meist große Logistikzentren in direkter Nähe zum OEM errichtet, die mit Hochregalen und der entsprechenden Staplertechnologie ausgestattet sind. Entsprechend der aktuellen Produktionsplanung werden mit einem Vorlauf von wenigen Stunden (in selteneren Fällen Tagen oder Wochen) die benötigten Komponenten und Module vom OEM per EDI abgerufen und in einem festgelegtem Zeitfenster angeliefert. Wareneingangsprüfungen, Qualitätskontrollen sowie die erstmalige Verbuchung im IT-Bestand erfolgen beim Zulieferer, auf dessen Warenbestände die Disposition des OEM direkten Zugriff hat.

Im OEM-Werk selbst werden für häufig verwendete Bauteile und Verbindungselemente kleinere Pufferzonen (sogenannte „Supermärkte“) eingerichtet, die nach dem Kanban-Prinzip vom Zulieferer direkt im Werk aufgefüllt werden. Größere Komponenten werden hingegen erst abgerufen, wenn sie jeweils für die laufende Produktion benötigt werden. Durch diese Trennung ist es möglich, selbst in einem hochautomatisierten Produktionsumfeld eine maximale Flexibilisierung der Fertigung zu erreichen und auch eine hohe Varianten- und Ausstattungsvielfalt anzubieten. Zudem werden hierdurch wertschöpfende Tätigkeiten (die Bedienung von Maschinen und Anlagen sowie die manuelle Montage) und nicht wertschöpfende Tätigkeiten (Materialver- und -entsorgung) entkoppelt, was positive Auswirkungen auf die Produktivität, Durchlaufzeiten und Gesamtkosten, aber auch auf die Arbeitssicherheit hat.

Ein wenig Zukunftsmusik

Die Automobilfertigung der Zukunft soll jedoch ohne Taktung auskommen und auch ohne Förderband, an dem zurzeit noch jedes Auto arbeitsteilig montiert wird. Zumindest nach der Vision von Prof. Dr. Karl-Heinz Wehking, dem Leiter des Institutes für Fördertechnik und Logistik an der Universität Stuttgart. Er ist die treibende Kraft hinter dem Industrie 4.0-Forschungsprojekt ARENA2036 („Active Research Environment for the Next Generation of Automobiles“), an dem sich auch OEM, Daimler sowie Unternehmen wie Bosch und BASF beteiligen. Wehkings Ziel ist eine Produktionshalle, die komplett ohne Band oder technische Ausrüstung auskommt. Die Bodenmodule der Autos werden auf einer automatisch fahrenden Transportplattform montiert, und das ohne eine feste Taktung. Jedes benötigte Bauteil wird von fahrerlosen Transportsystemen direkt an die Plattform angedient und dort direkt verbaut. Statt Just in sequence bedeute das dann eine Montage Just in Real-time.

Unabhängig von den Entwicklungen bei den OEM werden Flurförderzeuge bei den Zulieferern und Logistikdienstleistern wohl auch weiterhin eine wesentliche Rolle spielen, denn Automatisierungen im Lager sind teuer und zudem oftmals unflexibler. Für die Bestückung und Entnahme von Ganzpaletten im Hochregal kommen hier in der Regel Schubmaststapler zum Einsatz, für die Kommissionierung am Regalfach Man-up-Schmalgangstapler. Diese sind mit Scannern und Terminals ausgestattet, über die die Fahrer ihre jeweiligen Aufträge erhalten und bestätigen können. Auf Bodenniveau werden die Komplettpaletten von Frontstaplern oder Hubwagen aufgenommen und direkt verladen. Bei Kommissionieraufträgen werden nur jeweils komplette Klein- oder Großladungsträger (KLT und GLT) aus dem Fach entnommen und später zu Versandpackstücken zusammengestellt.

Elektro- oder Verbrennungsmotor?

Während für die Lagerlogistik grundsätzlich nur elektrische Antriebe in Frage kommen, werden beim Umschlag und Versand auch druckgasbetriebene Stapler eingesetzt. Diese bieten gegenüber den rein elektrischen Staplern den Vorteil, dass sie längere Einsatzzeiten ermöglichen. Alternativ werden Stapler mit Schnelllade- oder Wechselbatterien eingesetzt, wobei selbst deren vergleichsweise kurze Standzeiten für die enge Taktung der Lieferabrufe zu lang sein können. So hat etwa der Logistikdienstleister Agility am Standort Stuttgart Ende 2016 seine Flotte von Elektrostaplern fast komplett durch Treibgasstapler von Hyster ersetzt. Denn deutliches Wachstum und vollere Auftragsbücher führten dazu, dass die bisher eingesetzte Staplerflotte in einer Schicht deutlich weitere Wege zurücklegen musste und länger im durchgängigen Einsatz war.

Yale Elektrostapler mit Batterie © Yale
Elektrostapler mit Batterie © Yale

Dabei wurde auch geprüft, ob eine Umstellung auf Lithium-Ionen-Akkus ausreichen würde, um die engen Zeitfenster der Lieferabrufe zu erfüllen. Diese bieten den Vorteil, dass sie besonders schnell – etwa während der Mittagspause – geladen werden können. Doch auch die moderne Batterietechnologie bietet keine ausreichende Kapazität, daher entschied sich der Dienstleister, der für verschiedene OEMs und Tier-1-Lieferanten logistische Leistungen wie Umschlag und Lagerung von Überseeimporten erbringt, für die Umstellung auf Gasantrieb.

Gabelstapler Treibgasstapler
Treibgasstapler © Linde Material Handling

Dafür nahm das Unternehmen die rund 15 bis 20 Prozent höheren Anschaffungskosten im Vergleich zu einem Elektrostapler ebenso in Kauf wie den höheren Wartungsaufwand für die Verbrenner. Denn maßgeblich war für die Entscheidung ausschließlich die erforderliche Leistung von zwei zusätzlichen Einsatzstunden pro Arbeitstag – und die konnten elektrisch betriebene Geräte eben nicht bringen.

Die umzuschlagenden Gewichte und Volumen stellen auch andere Zulieferer und Logistikdienstleister vor Herausforderungen. Um Lagerfläche zu sparen, werden die einzelnen KLT und GLT oft bis zum zulässigen Maximalgewicht befüllt und dann in engen Lagen auf den Paletten gestapelt. Für einen reibungslosen Transport müssen häufig mehrere Paletten übereinander aufgenommen und verfahren werden. Lastgewichte von mehreren Tonnen sind dann keine Seltenheit und müssen dennoch schnell und sicher aufgenommen, verfahren und abgeliefert werden.

Automobile Technik im Stapler …

Gerade bei der Sicherheit werden zunehmend auch Patente aus der Automobilindustrie übernommen und für Stapler und FFZ angepasst. Ein Beispiel dafür sind Fahrassistenzsysteme, die zunächst bei Fahrzeugen der Ober- und Luxusklasse eingesetzt wurden, inzwischen aber auch im Kleinwagensegment häufig anzutreffen sind. Bei einem Frontstapler regulieren sie automatisch die Fahrgeschwindigkeit in Kurvenfahrten: Je stärker das Lenkrad eingeschlagen wird, desto stärker wird die Geschwindigkeit heruntergeregelt, um ein Kippen in der Kurve zu verhindern.

Auch beim Bedienkonzept finden sich Parallelen, denn sowohl beim Auto wie auch beim modernen Stapler sind die meisten Bedienelemente direkt am Lenkrad integriert. So muss der Fahrer nicht mehr umgreifen, um die Gabel zu heben oder zu senken oder die Fahrtrichtung zu ändern. Zwar macht die zusätzliche Elektronik den Stapler insgesamt wartungsintensiver und erhöht die Einarbeitungszeit, auf der anderen Seite erhöht sie die Sicherheit und Ergonomie deutlich und trägt so dazu bei, auch die letzten kleinen Reserven bei der Arbeitsproduktivität und im Gesamtdurchsatz zu nutzen. Gerade bei Automobilzulieferern ist das nahezu alternativlos, denn um im Geschäft zu bleiben, müssen Lieferqualität sowie Liefer- und Termintreue stimmen, und zwar bei jeder Lieferung.

… und Staplertechnik im Automobil

Doch nicht nur lernen die FFZ-Hersteller von der Automobilindustrie, auch umgekehrt werden Innovationen adaptiert, denn Elektromobilität ist der weltweite Automotive-Zukunftstrend. Was bei Staplern und Flurförderzeugen schon seit langem zum Einsatz kommt, nämlich starke und leistungsfähige Elektromotoren, soll in Zukunft immer mehr Pkw und sogar Lkw bewegen. Zwar sind Elektroantriebe per se nicht neu – in Großbritannien waren z. B. bis in die 1970er Jahre elektrifizierte „Milkfloats“ im Einsatz, mit denen der Milchmann frühmorgens seine Kunden mit Frischmilch versorgte – doch während die Hersteller von Flurförderzeugen seitdem die Technologie weiterentwickelten, wurde E-Mobilität von der internationalen Automotive-Industrie lange Zeit eher stiefmütterlich behandelt.

Jungheinrich fahrerlosen Transportsysteme
Bei Staplern bereits Realität: Fahrerlosen Transportsysteme © Jungheinrich

Der Staplerhersteller Linde Material Handling hat daher schon vor einigen Jahren den Geschäftsbereich „Electronic Systems & Drive“ (ES&D) entwickelt. Zunächst nur in der Nische, inzwischen jedoch mit zunehmendem Erfolg auch bei europäischen Herstellern. Die Ingenieure von Linde haben dazu sogenannte eco-Kits entwickelt, modulare Komplettlösungen, mit denen Automobile einfach elektrifiziert werden können. Verwendet werden dabei Komponenten und Erfahrung aus den diversen Stapler-Großserien, daher sind die eco-Kits sowohl qualitativ als auch preislich für immer mehr OEM attraktiv. Dennoch wendet sich Linde MH eher an Hersteller von kleinen und mittleren Serien und ist dort in der Lage, sehr schnell auch serienreife Lösungen auf Basis der eco-Kits zu entwickeln.

Innovative Batterietechnologie aus China

Hier zeigt sich, dass gerade im Bereich Elektromobilität das Know-how von Stapler- und Automobilherstellern gut kombiniert werden kann und mit Sicherheit in Zukunft auch wird. Ein anderes Beispiel für Synergieeffekte ist der IFOY-Award Sieger in der Kategorie Gegengewichtsstapler bis 3,5 Tonnen, das chinesische Unternehmen BYD. Die innovative LiFePO4-Batterientechnologie im Elektrostapler ECB18C konnte die Fachjury überzeugen – diese hat BYD selber entwickelt und zur Marktreife gebracht. Denn ursprünglich sind Batterien und batteriebasierte Speicherkraftwerke das Kerngeschäft des chinesischen Unternehmens, das jedoch seit 2003 auch Autos mit Elektroantrieb fertigt, sich damit inzwischen zum größten Automobilproduzenten Chinas entwickelt hat und seit dem Jahr 2010 ein Joint Venture mit der deutschen Daimler AG betreibt, um rein batterieelektrische Fahrzeuge für den chinesischen Markt zu produzieren.

Trotz FTS, Fördertechnik, automatischen Lagersysteme und Industrie 4.0: Stapler und Flurförderzeuge werden auch in Zukunft eine wichtige Rolle in der gesamten Supply Chain der Automobilindustrie haben. Und nicht zuletzt wird das Thema Elektromobilität auch in Deutschland und Europa immer wichtiger – und setzt dabei auch auf Technologie, die sich in Staplern teilweise schon seit Jahrzehnten bewährt haben.

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